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L3CHIMIE

Université de Toulouse Université Toulouse III - Paul Sabatier

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23 sept.

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Contenu Pédagogique

L3 CHIMIE (ELCHM1) Spécialité CHIMIE DES MATÉRIAUX (18 ECTS)

 

 

Enseignant-chercheur responsable : Christophe TENAILLEAU

UPS, 118 route de Narbonne, Institut Carnot CIRIMAT

05 61 55 62 83

tenailleau@chimie.ups-tlse.fr

 

Équipe pédagogique : F. ANSART, A. BARNABÉ, C. BONNINGUE, C. FOURNIER-NOEL, Ch. LAURENT, P. LENORMAND, I. MALFANT, C. TENAILLEAU, V. TURQ, A. WEIBEL

 

 

Objectifs

 

Les enseignements théoriques et pratiques de la Spécialité Chimie des Matériaux sont destinés à faire découvrir les matériaux et leur importance dans notre environnement, ainsi qu'à renforcer les connaissances en chimie du solide. L'accent est mis sur les aspects scientifiques et technologiques liés à l'élaboration et aux propriétés des matériaux découverts dans les dernières décennies (alliages pour l'aéronautique, céramiques pour la microélectronique, polymères...). Le programme est réparti de façon égale entre les trois classes de matériaux (métaux, céramiques, polymères) sans exclure les matériaux composites et il comprend, par ailleurs, des enseignements relatifs aux techniques d'analyse et de caractérisation des matériaux les plus importantes. Les enseignements sont répartis en deux modules (Unités d'Enseignements ou UE) comprenant chacun des cours et des travaux dirigés. Un troisième module de travaux pratiques est destiné à former l'étudiant(e) à certaines techniques de synthèse, mise en forme et caractérisation des propriétés structurales et physiques des matériaux.

 

 

UE EL6CMAAM : METAUX ET CERAMIQUES (6ECTS)


2*28h Cours et TD

 

Métaux

- Introduction : Présentation des différents types d'alliages utilisés industriellement, par exemple en s'appuyant sur une vue  éclatée  d'un avion.

- Les grandes familles de métaux et alliages : Alliages ferreux, alliages légers, inox, superalliages, base cuivre, base Ti, composites base métallique.

- Relation structure propriétés : La liaison métallique, la notion de dislocation, la déformation des métaux, courbes de traction, antagonisme résistance/résilience

- Corrosion : Présentation d'une voiture et des problèmes rencontrés de corrosion aqueuse, les trois types de comportement : noble, passif, corrodable, les traitements de surface et les couples galvaniques.

- Structure des métaux et alliages (TD) : Les structures de base des métaux, notion de sites cristallographiques, alliages d'insertion/de substitution, notions de défauts, indices de Miller, coupes cristallographiques, directions cristallographiques. Les inter-métalliques.

- Diagrammes de phases (TD) : Les diagrammes traités auront un aspect pratique : Pb-Sn (brasure), Al-Mg, Al-Ti (alliages légers), Ni-Al (superalliages), Cu-Ni (alliages cuivreux hautes performances), Cu-Zn (bronzes).

Travaux pratiques

Diagrammes de phases (établissement du diagramme Sn/Pb), corrosion par l'eau de mer des métaux et alliages, métallographie et microdureté des alliages légers (base Al).

 

Céramiques

- Introduction : Définition, caractéristiques et propriétés spécifiques des céramiques. Des céramiques dans la vie courante aux grandes classes de céramiques et à leurs propriétés en relation avec leur structure et/ou leur microstructure.

- Élaboration des céramiques : Mise en forme des céramiques. Frittage en phase solide (aspects thermodynamiques et cinétiques, mise en place de la microstructure).

- Les céramiques thermomécaniques : Notions sur la mécanique de la rupture des matériaux fragiles. Propriétés thermiques (dilatation, conductivité thermique, résistance aux chocs thermiques). Les céramiques thermomécaniques, comparaison de leurs propriétés et leurs utilisations. Renforcement des céramiques (composites à matrice céramique).

- Céramiques pour l'électronique : Cristaux semiconducteurs (intrinsèques et extrinsèques) et leur application aux composants électroniques actifs. Quelques céramiques à structure pérovskite et leurs applications dans les composants électroniques passifs.

Travaux pratiques

Synthèse de ZrO2 (pur ou en solution solide) par combustion, transformations allotropiques (ATD), diagrammes de DRX et diagramme de phases ZrO2 - MgO. Synthèse de BaTiO3 par chimie douce, étude de la décomposition du précurseur en ATG, préparation d'une céramique crue. Frittage d'une céramique à base BaTiO3, réalisation de condensateurs céramiques, mesure des propriétés diélectriques en fonction de la température, interprétation.

 

 

UE EL6CMABM : POLYMERES ET CARACTERISATION (6ECTS)


29h Cours et TD Polymères + 40h Cours et TD Caractérisation des matériaux

 

Polymères

- Introduction : présentation générale des polymères (définitions de base, exemples d'applications, nomenclature, architecture, propriétés principales).

- Chimie macromoléculaire : La polycondensation ou polymérisation en étapes. La polymérisation en chaîne (voie radicalaire, anionique, cationique et par les métaux de transition).

- Relation structure propriétés : Propriétés des polymères en solution et méthodes de caractérisations. Propriétés thermiques des polymères. Propriétés mécaniques des polymères.

- Mise en œuvre et mise en forme des polymères : Cinétique de polymérisation. Procédés de polymérisation (mise en œuvre). Procédés de transformation (mise en forme). Vieillissement et formulation des polymères.

Travaux pratiques

Polymérisation en masse du PMMA et mesure de l'avancement de la réaction par deux techniques comparatives. Détermination de la masse moléculaire (Mn) et du degré de polymérisation (DPn) à partir de la viscosité intrinsèque.  Séparation et identification d'un plastifiant dans un échantillon de PVC. Détermination des masses molaires du polystyrène par chromatographie d'exclusion stérique (CES ou SEC).

 

Techniques de caractérisation des matériaux

- Préliminaire : Introduction aux différentes classes de matériaux.

- Interactions rayonnement-matière permettant d'introduire les techniques qui suivent et de les resituer par rapport à d'autres (Diffraction des rayons X par exemple).

- Fluorescence X (technique d'analyse élémentaire non destructive des solides).                              

- Microscopies : Optique, Electronique à Balayage (MEB), Electronique à Transmission (MET), Technique analytique associée (microanalyse en dispersion d'énergie).

- Calorimétrie différentielle.

- Caractérisations mécaniques : Dureté, Traction, Compression, Flexion, Contrôles non destructifs.

 

 

 

UE EL6CMACM : TRAVAUX PRATIQUES (6ECTS)

Responsable de l'UE : Alicia WEIBEL (weibel@chimie.ups-tlse.fr)

45h (voir tableaux ci-dessus)

 

Mise en pratique des techniques de synthèse et caractérisation des métaux, céramiques et polymères (voir détails des TP ci-dessus).

 


Date de mise à jour 7 mai 2013


Contact L3 Chimie

Responsable :  Sophie HOYAU
LCPQ, Bâtiment 3R1, 2e étage, porte 238
Tel: 05 61 55 68 71
Mail: sophie.hoyau@irsamc.ups-tlse.fr

Secrétariat : Sabine UTZEL
Bâtiment 1TP1, porte B06 bis
Tel: 05 61 55 60 74
Mail: sabine.utzel@univ-tlse3.fr

Contact Parcours Matériaux

Alicia WEIBEL
CIRIMAT
Université Paul Sabatier
118, route de Narbonne
31062 - TOULOUSE CEDEX 9
Institut CARNOT CIRIMAT (LCMIE)
UMR CNRS 5085
Tel : +33 (0)5 61 55 61 75
Fax : +33 (0)5 61 55 62 80
Mail : weibel@chimie.ups-tlse.fr
Université Toulouse III - Paul Sabatier - 118 route de Narbonne 31062 TOULOUSE CEDEX 9 téléphone +33 (0)5 61 55 66 11